为什么雨伞不透水?原理是什么?

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11个答案
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毛骡金属材料学博士

2016-08-22 13:43

啊哈哈,好像看到一个跟我的课题沾了一点点边的问题。

不过这个问题的答案实在是……其实就是材料表面润湿度的问题。

简单的说,任何材料都是有“孔”的。只是这个空到底多大。如果孔本身比水分子还要小,一般情况下水是透不过去的。(扩散什么的,放心,人活着的时候水绝对透过不去)。

空大一点,到刚好能容纳一个水分子的时候,一般水也透不过去。因为水分子是极性键,它们喜欢手拉手。水分子很小,但是水分子团簇很大。它们感情很好,也是过不去的。

空再大一点,能容纳水分子团簇通过了。这时候就要考很多问题了。首先,水分子与材料(孔壁)之间的润湿性。因为水是有表面张力的,任何界面都有表面张力,说白了就是物质总是趋于能量最小的状态的驱动力。与材料的表面的润湿性可以简单的理解为:界面两边的物质之间的“相容性”。比如,一边是剑,另一边是剑鞘,一拍即合。那么润湿性很好。如果另一边是另一把剑,那么两边就要进行无休止的剑斗,然后润湿性就很差。(大约是这样吧,极性键,空位解释起来太麻烦了)

当然啦,还有压力。就算是完全不相容的表面(超疏水),压力够大也是能够将水硬挤进孔里去的(不不不,这跟把直男掰弯是两回事)。所以就有一个公式来描述:孔径,压力和润湿性以透过性(permeance)之间的关系。虽然我有这个公式,但是贴过来好烦。如果真的有人想知道我再贴吧。

所以,最后回答雨伞不透水的问题:伞布的缝隙不足以让水在雨滴自重作为压力的情况下通过,所以雨伞不透水。

所以,倾盆大雨的时候,打伞也会漏雨。所以即使打伞,如果有人从头上泼水,也是会漏的。当然,这些跟雨伞的做工和所用材料有关。

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雨伞采用的纤维是疏水材料,再加上伞布的纤维之间空隙很小,在多数情况下的雨中,水滴的冲击力不足以克服表面张力透过纤维间隙,但如果是大暴雨,水滴还是有能力少量传过伞面的,这时候你会感觉到伞下有水雾。。。。。。。

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前面的朋友已经解释了一半

也就是雨伞面料什么情况下才会透水的问题

但是还有另外一半没有说明

也就是伞的外形对于水的疏导作用

(只想到疏导这个词,似乎不太合适,凑合着用着先)

如果不考虑雨伞的遮挡效果

大家觉得雨伞会是什么样子?

参考民间的蓑衣斗笠的形状

雨伞肯定得是一个倒置的漏斗形吧

这样的形状有个好处——快速将雨水分散疏导排走,不会积水

即使雨伞已经湿身(划掉)

水也会顺着伞面的纹理流向四周

不会漏下来





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支持者: 布丁心璇 Sentry-2033

这个问题有点意思。

首先考虑一个极端情况。没有缝隙的表面(理想的,假设的,没有缝隙,可以考虑一下塑料薄膜),肯定是不透水的。这个不需要讨论。

然后可以讨论lz 的问题:有缝隙的表面,是否一定会透水,什么情况下会透水?

将这个问题简化:在一个无限大平面上有一个圆孔,圆孔的半径为r,表面上方是一层水,水的主体本身是静止的,问,这水是否会自动地透过(流过、渗过)这个圆孔。

答案很简单,由圆孔的半径r,界面张力(水/表面,水/空气,表面/空气)和水的密度(重力)决定。具体公式不列了。直观上可以这么理解:水银在玻璃管中会因为球形液面而下降,水在疏水的管道中也会因为球形液面而停止不前。结果:对于疏水的表面,即使存在孔隙,如果这孔隙比较小,重力造成的水的压力比较小,可以使得水无法透过。

对于下雨的情况,则增加一个因素,即水的初始速度。这个因素相当于给水增加了更大的压力。考虑到这个因素,上述结论原则上不变,只是能够防止水透过的孔隙的尺寸要更小。


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只要不是塑料伞,暴雨的时候都会透水的,疏水材料和高密度伞布都是白扯~

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小时候的雨伞是布做的,一下雨就会变得沉重无比,再大点就会从背面滴出水来,直到后来出现了尼龙伞

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当角度大于70度时雨滴会弹开,无法击穿伞面,俗称跳弹(大雾)

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